Лекция 1. 12.О9.2о12

Учебная дисциплина «История горного дела» предназначена для знакомства с историей зарождения и развития искусств и навыков ведения горных работ людьми с момента их зарождения до современных дней, а так же прогрессивным изменением техники и технологии. Основные задачи учебной дисциплины: знакомство с этапами становления горного дела в России и за рубежом; владение навыками анализа результатов научно-исследовательских работ (НИР) и производственного опыта для принятия решений по развитию техники и технологий горного производства; умение работать с исторической и технической литературой.

Тема 1.Разработка недр Земли как основа экономической деятельности человека.

Горное дело является родоначальником всех отраслей народного хозяйства и играет важную роль в существовании человека, наряду с производством питания и строительством. Все отрасли промышленности зависят от горного дела. Земля состоит из: ядра, мантии и коры, окаймлена атмосферой и гидросферой. Кора состоит в основном из 12 химических элементов: кислород, сера, алюминий, железо, кальций, натрий, калий, магний, теллур, марганец, водород, хлор.

В силу потребностей человек с незапамятных времен использует минералы, добывая из недр Земли. Важнейшим сырьём в обеспечении жизненных условий всего живого и растительного на Земле является вода. Объём воды = 5*10¹⁵ тонн, под землёй примерно в 37 раз больше, чем на поверхности. Человек издавна пользуется ещё одним жизненноважным полезным ископаемым – солью. Энергетическое сырьё – топливо – используется человеком с момента появления и приручения огня. Огонь – топливо использ. человеком для обогрева, приготовления пищи, защиты от хищников, для изготовления орудий труда и т.д. В настоящее время к энергетическому сырью относят нефть, газ, уголь, сланец, торф и урановые руды. Среди множества сырья, добываемого из недр Земли можно выделить руды черных, цветных и благородных металлов, и не кристаллическое сырьё. В США в 1984 году насчитывалось 7626 шахт и угольных разрезов. Из них 296 добывали руды металлов, остальные – не рудное сырьё (более 80 наименований).

Лекция 2. 19.о9.2о12

История развития горного дела в мире в доиндустриальную эпоху

Горное дело, как вид полезной деятельности по извлечению из поверхностной оболочки земли полезных ископаемых, эволюционировало в своей длительной истории под влиянием человеческих потребностей: в древние века в целях самозащиты в борьбе с дикой и суровой природой; в более поздние века – в целях получения необходимых веществ и материалов.

В период железного века (начало I тыс. до н.э.) начали применять искусственные способы проветривания подземных горных выработок; получает применение колодезная добыча нефти; появляются первые научные обобщения о свойствах минералов и горных пород (труды Аристотеля, Теофраста, Плиния Старшего).

Считается, что горное дело берет свое начало с собирательство и обработки каменных материалов. Человек каменного века, современник пещерного медведя и мамонта, осваивая дикую природу, вынужден был кинуть свой взор на кремень, нефрит, обсидиан, грубо говоря «камни», лежащие под ногами.

«Камнями» называли часть природных твердых минералов «отцы» минералогии (Аристотель, Авиценна (Ибн Сина), доминиканский монах Альберт Великий, Георгий Агрикола, А.Г. Вернер).

По мере эволюции «древний горняк» переходил от стадии собирательства камней к стадии из выкапывания с земной поверхности с помощью ям и уступов.

Открытие и использование огня явилось отличием «человека разумного» от животного. Огонь долгое время оставался для человека божественной субстанцией. Способность его получать и хранить приписывалась мифическим героям, например, Прометею, похитившему огонь у богов с Олимпа и передавшему его людям.

С началом осознанного применения огня древний человек впервые встретился с проблемой топлива. Первыми видами топлива были растительные смеси, высушенные экскременты животных, древесина и полученный из нее древесный уголь. В таком примитивном виде горное с зачатками энергетики сохранялось сотни тысяч лет.

V-IV тысячелетия до н.э. называют неолитической «революцией». В это время человечество сделало значительный шаг к формированию оседлых цивилизаций (формирование земледелия и одомашнивание животных) и были созданы предпосылки для перехода к производящему хозяйству.

С зарождением основ производительной экономики в эпоху неолита берет начало процесс осознания практической пользы полезных ископаемых. От естественных человеческих потребностей в добывании пищи с помощью охоты, через этапы освоения каменных материалов, плодородной почвы, леса, каменной соли и других веществ, потребности человека эволюционируют до использования глины, металлов, стекла, для приготовления которых требовались полезные ископаемые. Арсенал орудий человека пополнялся режущими, колющими, скребковыми и другими полезными инструментами.

Совершенствуются технологии горных и строительных работ. Например, древние египтяне при строительстве пирамид были хорошо знакомы с технологией добычи каменных плит и приемами их обработки.

Эмпирически человек находит наиболее рациональные формы и приемы, отбрасывая худшие и закрепляя наиболее удачные. Так, например, большинство вертикальных выработок в эпоху неолита имели круглое сечение, которое было единственно возможным в условиях, когда техника крепления горных выработок, только зарождалась, но и наиболее рациональным.

Появляются первые чертежи – схемы шахт. Проветривание в шахтах осуществлялось с помощью специальных дополнительных вертикальных выработок, освещение горных выработок осуществлялось сжиганием сухого хвороста или лучин, позже – с помощью масляных ламп.

Принципиальный переворот в истории человеческой цивилизации связан с открытием и использованием металлов, в частности меди и ее сплава – бронзы.

С момента вытеснения каменных орудий металлическими зарождается кузнечное дело. С началом добычи металлических руд рождается процесс металлургии и появляется техника обработки металлов.

Зарождается геометрия недр – геодезия. Например, в VI в. до н.э. при проведении водопроводного тоннеля на острове Самос в Эгейском море длинной 1000 м встречными забоями, проходчики точно встретились в намеченном месте.

Возникает новая отрасль горного дела – обогащение полезных ископаемых, которое сводилось к ручному отбору из пустой породы ценных минералов.

К концу VII в. до н.э. относится упоминание о добычных колодцах и скважинах. «Отец истории» Геродот (V в. до н.э.) описывает колодезный «журавль» с мехом вместо ведра для подъема нефти. В Китае для добычи соляных растворов бурили скважины глубинной до 90 м и диаметром 12-15 см.

Следующим этапом развития горного дела и человеческой цивилизации в целом было открытие железа. Историки считают родиной железа территорию древней Армении. Оно впервые было выплавлено из руды легендарным племенем шалибов в XV в. до н.э.

С современной точки зрения представляется крайне незначительным общее число металлов, находивших в то время сколько-нибудь значительный спрос. Кроме благородных металлов — золота и серебра в сколько-нибудь значительном количестве использовались только следующие металлы: медь, железо и сталь, сплавы меди с оловом и цинком, свинец. Например, свинец использовался для изготовления водопроводных труб, остатки которых найдены при раскопках Помпеи и об устройстве которых упоминается в сочинении Витрувия (около 30 г. до н.э.). Ртуть была известна древним, но потреблялась ими в крайне ограниченном количестве, равно как цинк и сурьма.

С медного, бронзового и железного веков горное дело получает развитие по всему миру, где мигрируют цивилизации. Начиная с этих веков производство горных работ, в том числе подземных, уже не представляет сколько-нибудь значительных затруднений. Лишь увеличивающийся с глубиной разработок приток воды в рудниках ставил предел распространению горных работ в глубину. Справиться с сильным водопритоком при весьма примитивных водоотливных средствах было затруднительно. Правильному ведению горных работ препятствовала также невозможность использовать с выгодой большое количество бедных руд, так как способы их обогащения были в то время мало известны.

В античную эпоху (Древняя Греция, Римская империя) горное дело становится устойчивым и прибыльным занятием. Разработка месторождений металлических руд во времена Римской империи была описана с достаточной для своего времени обстоятельностью древнеримским писателем и натурфилософом Плинием Старшим. Кстати говоря, Плиния Старшего (23-79 гг.) вполне можно считать одним из основателей горной науки. В его труде «Натуральная история» имеется целая глава, посвященная вопросу о тяге воздуха в шахтах.

Во многих провинциях Римской империи были уже сложившиеся традиции горного дела и те, кто работал в рудниках, были опытными рудокопами. Вместе с тем работа в рудниках считалась недостойной для свободного гражданина, она была уделом покоренных и обращенных в рабство народов. На особо тяжелых работах в рудниках использовался труд рабов и осужденных лиц, более квалифи¬цированную работу выполняли свободные поденщики.

С использованием рабского труда претворялись в жизнь грандиозные для того времени горные проекты. В 1862-75 гг. при восстановлении водоотливной штольни из долины одной из рек до Фуцинского озера, расположенного недалеко от города Рима, были вскрыты старые горные выработки римлян, проведенные в царствование императора Клавдия (10 г. до н.э. - 54 г. н.э.).

Это озеро, площадью в 15 тыс. га, каждую весну во время половодья затопляло многочисленные поселения, расположенные по его берегам. Желание увеличить площадь земли, пригодной для земледелия, побудило римлян приступить к проведению водоотливной штольни. Этой работой были заняты 30 тыс. рабов в течение 11 лет. Для ускорения проведения штольни работа велась встречными забоями, для чего по направлению штольни было пройдено до 40 вертикальных стволов глубиной 80-120 м и еще большее число наклонных стволов под углом в 16-20°. Штольня проходилась 3-х метровой высоты и 1,8 м ширины. Через 11 лет проведение штольни было закончено и это сооружение предохраняло в течение многих столетий окрестных жителей от наводнений.

В новую эру горное дело эволюционирует уже под влиянием развивающегося естествознания. Место несовершенных попыток эмпирического характера уступает целесообразному и правильному пользованию дарами природы, вследствие чего происходит коренное изменение всего материального быта. С успехами химии было открыто много новых элементов и соединений, найдены новые выгодные применения полезных ископаемых.

Первые геологи того времени изучают особенности залегания полезных ископаемых, облегчая эксплуатацию месторождений. Успехи физики и развитие машинной техники позволяют проникнуть в глубокие недра земли, повысить производительность труда и уменьшить его стоимость. Изучение химических и физических свойств полезных ископаемых позволяет классифицировать минералы по технологическому принципу воздействия на них при добыче (металлы и руды, горючие вещества — ископаемые угли и углеводороды, соли и т.д.).

С формированием феодальных отношений объемы горного производства, особенно в Европе, увеличиваются. В начале VIII в. начали производить добычу железных руд в Штирии. В больших масштабах начали осуществлять разработку полиметаллических руд в Богемии, на реке Рейн. В ХШ веке в Европе начинается подземная добыча каменной соли методом растворения. Например, в России в XIV в. для добычи растворов соли на соляных промыслах, расположенных по реке Северная Двина, бурили скважины диаметром до 800 мм и глубиной до 100 м.

Если говорить об эволюции социально - трудовых отношений, то всё ещё сохранялся подневольный характер труда горняков. С IV-V вв. н.э. в Европе появляются первые государственные предписания о прикреплении горнорабочих к горным разработкам и наследовании горного занятия, подобно колонату в земледелии. Условно «свободные» горнорабочие вместе с каторжанами всё чаще выступали против владельцев рудников и уклонялись от работ.

С XI-XII веков в странах Европы стали формироваться крупные города — центры ремесленной деятельности горняков (в Чехии, Саксонии, Франции и др.). Как правило, сельские горняки — ремесленники превращались в горожан. Города добиваются от феодалов так называемых горных свобод. Например, Ийглавский рудник в Чехии, около которого возник город Ийглав, известен тем, что здесь в 1249 г. король Вацлав I установил впервые в истории горное законодательство — «Горное право». Согласно ему, нашедший пригодную руду, получал в пользование горный отвод размером более 9 тыс. кв. м и был обязан заложить не менее трех шахт. Собственник — король, или местный феодал взимал с горняка одну десятую часть добываемого сырья. Начиная с XIII столетия появляются первые законодательные акты, касающиеся горного дела, например, Хемницкие горные законы, Кутноярский декрет, Фрайбергские законы и др.